基于上转换荧光纳米探针的花生油中真菌毒素检测研究

摘要

花生油中真菌毒素是影响其食用安全性的一个重要指标，也受到广大民众和各级政府的高度关注，因此研究简单、高效和灵敏的花生油真菌毒素检测方法，是当前亟待解决的科学问题。随着纳米和生物技术的发展，将纳米材料带入生物传感器领域，提高了检测结果的精度和稳定性，其中上转换纳米颗粒（UCNPs）由于其独特的发光特性，在生物传感检测领域具有广泛的应用前景。鉴于此，本研究通过稀土元素掺杂合成具有独立发光特性的UCNPs，在此基础上利用免疫学手段构建一种简单、高效和灵敏荧光纳米探针，实现花生油中真菌毒素快速检测。具体研究内容如下：
　　1.制备用于合成荧光纳米探针的上转换纳米颗粒。以氯化钇，氯化镱，氯化铒，氯化钬，氯化铥等为原料，搭建基于稀土元素掺杂的高温热分解法UCNPs合成平台，制备粒径大小为100 nm、荧光产率高、分散性好、晶型纯净的油相OA-UCNPs，在表面氨基化修饰的作用下，形成水性的water-UCNPs。采用透射电镜、X-衍射等手段对其进行表征，针对形貌不均一、颗粒较大、荧光强度较弱的纳米颗粒，进行稀土元素掺杂比例、实验温度和时间等优化，获得性状优良UCNPs，以不同时间、不同PH为存放环境，验证其光化学稳定性，然后对纳米材料的表面进行功能化修饰，成功制备用于合成荧光纳米探针的表面氨基修饰、具有特异性免疫的UCNPs，用于后续检测毒素的应用中。
　　2.单标记荧光纳米探针检测花生油中的单一毒素（以黄曲霉毒素AFB1为例）。使用已搭建好的稀土元素掺杂的高温热分解法 UCNPs合成平台，首先制备性状优异的油相 OA-UCNPs，在表面氨基修饰的作用下，形成亲水性的water-UCNPs，然后使用经典戊二醛交联法连接检测毒素的单克隆人工抗体，进行表面的的功能化，成为荧光纳米探针，使用一步法合成的磁性纳米颗粒（MNPs）连接匹配的人工抗原，在抗原抗体特异性免疫结合的作用下，UCNPs与MNPs生成免疫复合物，在外界磁场下，分离富集，得到未发生免疫结合的UCNPs上清液，使用本实验室自主搭建的上转换荧光光谱采集系统获得UCNPs荧光光谱，以其中一个荧光发射峰为研究对象，获得与不同AFB1浓度成反比的上转换荧光强度，绘制荧光信号与AFB1浓度之间的线性关系，成功实现UCNPs荧光标记、抗原抗体特异性识别、磁性分离富集结合检测AFB1，获得0.1 ng·ml-1的检测限。
　　3.双标记荧光纳米探针同时检测花生油中的两种真菌毒素（以AFB1和呕吐毒素DON为例）。同样使用已搭建好的稀土元素掺杂的高温热分解法UCNPs合成平台，首先制备性状优异的两种油相OA-UCNPs，在表面氨基修饰的作用下，形成亲水性的water-UCNPs，然后使用经典戊二醛交联法连接检测毒素对应的单克隆人工抗体，进行表面的的功能化，成为双标记荧光纳米探针，使用一步法合成的MNPs连接相对应的人工抗原，在抗原抗体特异性免疫结合的作用下，UCNPs与MNPs生成免疫复合物，在外界磁场下，分离富集，得到未发生免疫结合的两种 UCNPs上清液，使用自主搭建的上转换荧光光谱采集系统获得两种UCNPs的荧光光谱，分别以其中的一个荧光发射峰为研究对象，获得与不同AFB1和DON浓度成反比的上转换荧光强度，绘制荧光信号与AFB1和DON浓度之间的线性关系，成功实现UCNPs双荧光标记、抗原抗体特异性识别、磁性分离富集结合检测AFB1和DON，获得0.001 ng·ml-1的检测限。

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缩略词索引

第一章 绪论

1.1 花生油品质及真菌毒素污染现状

1.2 现存真菌毒素检测技术

1.3 上转换荧光纳米探针检测技术

1.4 本课题的研究意义及内容

1.5 本章小结

第二章 上转换荧光纳米颗粒的制备

2.1 引言

2.2 材料与仪器

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 基于单标记上转换荧光纳米探针的花生油中黄曲霉毒素检测

3.1 引言

3.2 材料与仪器

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 基于双标记上转换纳米探针的花生油中两种毒素同时检测

4.1 引言

4.2 材料与仪器

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

在研期间发表的论文

在研期间申请的专利